(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に配置された誘導加熱コイル内に並行する２本が一対の案内レールを配置し、前記誘導加熱コイルの出口側に位置する案内レールに振動モータを連結して前記案内レールを振動させるように構成し、前記誘導加熱コイルの入口側よりビレットを次々と供給し、出口側より加熱ビレットを搬出するように構成した装置において、
前記振動モータによって前記案内レールに対して、ビレットの進行方向と与えられる振動の方向が並行でなく、角度を持たせた方向より振動を与え、この案内レール上を移動しながら誘導加熱される加熱ビレットは、前記案内レールに与えられた振動によって回転を伴って移動し、前記誘導加熱コイルの出口側より搬出されるように構成したことを特徴とする誘導加熱ビレットヒータ。
【請求項２】
ビレットの進行方向と、前記振動モータの中心軸線方向との間の角度が４５°〜９０°であり、前記ビレットは前記案内レールに与えられた振動によって回転を伴って移動し、前記誘導加熱コイルの出口側より搬出されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱ビレットヒータ。
【請求項３】
案内レールをパイプ状材料で構成し、このパイプ状材料の内部に冷却水を循環させて冷却するように構成したことを特徴とする請求項１あるいは２の何れかに記載の誘導加熱ビレットヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱ビレットヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の金属部品などは鍛造により製造されることが多くあり、その鍛造直前の金属材料は、誘導加熱方式のビレットヒータ内に、有限長さの金属ビレット（金属の棒状体。以下、「ビレット」という）として導入されて、例えば、１２５０℃前後などの鍛造に必要な高温度まで加熱される。
【０００３】
この加熱は、一般に、所望の鍛造製品に応じた定尺（所定長さ）のビレットの一個一個を、直列状に整列させた状態で、連続的に順次に誘電加熱方式のビレットヒータ内に導入して行われる。ビレットヒータの長さは、ビレットがその表面温度と中心温度とがほぼ同一の温度になるまでの加熱処理が行われるに足りる処理長（処理時間）をとれるまでの十分な長さで構成される（特許文献１−４参照）。
【０００４】
個々のビレットの寸法は、特に限定されるものではなく、所望の鍛造製品の形状寸法に対応しても変わるものであるが、一般的には、短いものでは５０ｍｍ程度のものから、長いものでは２００ｍｍ程度、場合によっては５００ｍｍ程度の長さのもの、さらにはそれを超えるレベルのものもある。
【０００５】
これらビレットは、通常は、ビレットヒータへの導入直前まではコンベアに載置されて搬送されてきて、該コンベアの出口部付近で、駆動する一対のピンチローラ機構を通過することによりビレットヒータ内に送り出され、ビレットヒータ内にては、後から送り出されてくるビレットにより順次に押されることによって誘導加熱コイル内に延在して設置された案内レール上を案内されて進行しながら、誘導加熱によって加熱される。
【０００６】
このように、一般に、ビレットヒータ内では、加熱ビレットは積極搬送されるものではなく、ピンチローラ機構により順次に後から送られてくる加熱ビレットに押されて進むものである。
【０００７】
したがって、加熱条件によって、前後の加熱ビレットどおしが溶着した状態で、ヒータ出口から出てくることがある。
【０００８】
また、加熱ビレットが、上述の一対の案内レールに載せられて、誘導加熱コイル内を通過する際に、加熱ビレットと該案内レールとが接触する部分で、一般に金属製である該案内レールへの伝熱冷却が起こり、その結果、ビレットを均一加熱することができず、ビレット上部とビレット下部で温度差が生ずる場合があった。
【０００９】
加熱されたビレットを、誘導加熱ビレットヒータ内を通過させていくときに見られる、これら２つの問題は、加熱条件によって、両者が同時に発生する場合があるほか、いずれか一方だけが発生する場合があるものであったが、いずれのケースにおいても、後工程での鍛造加工の品質に直接的な影響を及ぼすものであった。
【００１０】
そうしたことから、ビレットの断面方向の温度差を解消するため、加熱ビレットを搬送中および大気中にて回転させるという提案がされている（特許文献１参照）。
【００１１】
しかし、該特許文献１の提案では、ビレットの搬送ローラが大がかりとなり、また搬送レール上でビレットを回転させる具体的手法についての提案はなされていなかった。
【００１２】
また、前後のビレットが溶着することを防止する技術の提案がされ（特許文献２−４参照）、たとえば、ビレットヒータ内にビレットを移送する一対のリフトアンド水平キャリー方式のウォーキングビームを配置したものが提案されている（特許文献２参照）。
【００１３】
しかし、この特許文献２に提案のものでは、ビレットと直接接するのがウォーキングビームであり、さらに、誘導加熱コイルが長円形になり、該ウォーキングビーム部の構造が大がかりになるという欠点があった。
【００１４】
また、ビレットヒータ内のライナーまたはスキッドレールに熱電対を設けておいて、ビレットヒータの中央部、特に搬出側ビレットの後端部について常時温度を測定し、該ビレットの融点以下の所定温度になったときに誘導加熱コイルへの通電を着るように制御することによりビレットの溶着を防止するという提案がされているが（特許文献３参照）、この提案のものでは、微妙な温度の管理と制御を行う機構が必要になり、好ましいものであはなかった。
【００１５】
また、ビレットヒータ内にスキッドレールを設けておいて、該スキッドレールに振動を与えるバイブレータを設け、それによりビレットを振動させビレットどおしの溶着を防止するという提案がされているが（特許文献４参照）、該提案では、具体的なバイブレータの取付などについての具体的な提案はされていなかった。
【特許文献１】特開２００１−１２９６１０号公報
【特許文献２】特公平２−３１４７０号公報
【特許文献３】特開平９−１３９２８１号公報
【特許文献４】実公昭５２−４６８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述したような点に鑑み、本発明の目的の第一は、ビレットを誘導加熱ビレットヒータ内を通過させていくときに見られる、前後の加熱ビレットどおしが溶着した状態でヒータ出口から出てくることを防止できて、一個一個のビレットを確実に分離した状態で次の工程に送り出すことを可能にする誘導加熱ビレットヒータを提供することにある。
【００１７】
また、本発明の目的の第二は、加熱ビレットとビレット案内レールとが接触する部分で該案内レールへの伝熱冷却に起因してビレットを均一加熱することができずビレット上部とビレット下部で温度差が生ずることを防止できて、ビレットの横断面全体で均一な加熱温度分布で加熱することができる誘導加熱ビレットヒータを提供することにある。
【００１８】
また、本発明の目的の第三は、上述した本発明の第一と第二の目的の両方を実現する誘導加熱ビレットヒータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した第一から第三の目的を達成する本発明の誘導加熱ビレットヒータは、以下の（１）の構成からなるものである。
（１）横方向に配置された誘導加熱コイル内に並行する２本が一対の案内レールを配置し、前記誘導加熱コイルの出口側に位置する案内レールに振動モータを連結して前記案内レールを振動させるように構成し、前記誘導加熱コイルの入口側よりビレットを次々と供給し、出口側より加熱ビレットを搬出するように構成した装置において、
前記振動モータによって案内レールに対して、ビレットの進行方向と与えられる振動の方向が並行でなく、角度を持たせた方向より振動を与え、この案内レール上を移動しながら誘導加熱される加熱ビレットは、案内レールに与えられた振動によって回転を伴って移動し、前記誘導加熱コイルの出口側より搬出されるように構成したことを特徴としている。
【００２０】
また、かかる本発明の誘導加熱ビレットヒータにおいて、より具体的に好ましい態様として、以下の（２）、（３）の構成を有するものである。
（２）ビレットの進行方向と、前記振動モータの中心軸線方向との角度が４５°〜９０°であり、前記案内レールに与えられた振動によって回転を伴って移動し、前記誘導加熱コイルの出口側より搬出されるように構成したことを特徴としている。
（３）案内レールをパイプ状材料で構成し、このパイプ状材料の内部に冷却水を循環させて冷却するように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１にかかる本発明の誘導加熱ビレットヒータによれば、ビレットを誘導加熱ビレットヒータ内を通過させていくときに見られる、前後の加熱ビレットどおしが溶着した状態でヒータ出口から出てくることを防止できて、一個一個のビレットを確実に分離した状態、つまり、溶着していない状態で次の工程に送り出すことができる。
また、請求項１にかかる本発明の誘導加熱ビレットヒータによれば、加熱ビレットと案内レールとが接触する部分で該案内レールへの伝熱冷却に起因してビレットの上部と下部とで温度差が生ずることを防止できて、ビレットの横断面全体で均一な加熱温度分布で加熱することができる誘導加熱ビレットヒータを提供することができる。
さらに、本発明の誘導加熱ビレットヒータによれば、上述した二つの効果をバランス良く有し、生産効率が良く、高品質の鍛造品を生産できる誘導加熱ビレットヒータを提供することができる。
【００２２】
請求項２にかかる本発明の誘導加熱ビレットヒータによれば、請求項１にかかる本発明の誘導加熱ビレットヒータの効果をより高く得ることができる。
【００２４】
請求項３にかかる本発明の誘導加熱ビレットヒータによれば、特に、誘導加熱ビレットヒータ内における案内レールが高温になることを防止でき、耐久性に優れた装置とすることができ、加熱ビレットがその横断面上で加熱温度の分布状態にムラが生ずることを良好に防止できて、均一な加熱状態を実現できる誘導加熱ビレットヒータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面等を参照しながら、更に詳しく本発明の誘導加熱ビレットヒータについて説明する。
【００２７】
本発明の誘導加熱ビレットヒータは、誘導加熱コイル内に、加熱ビレットを載せて通過経路を構成して延在している一対の案内レールに対し振動モータを直結し、前記加熱ビレットを載せて通過させる案内レールに対して振動運動を作用させるように構成したことを特徴とするものである。
【００２８】
図１は、本発明の誘導加熱ビレットヒータをモデル的に説明する概略正面図であり、図２は、本発明の誘導加熱ビレットヒータをモデル的に説明する概略平面図である。
【００２９】
図１において、誘導加熱コイル（図示せず）を内部に有する誘導加熱コイルボックス１内には、ビレット導入方向Ａから導入されたビレット２を案内するレール３がビレット出口方向Ｂまで延びている。この案内レール３の出口側の端部付近では、振動モータ４が案内レール３の長手方向に対して並行でなく、前記振動モータ４の中心軸線がなす角度に対応して横方向に振動するように連結されて構成されている。
【００３０】
振動モータ４としては、振動数を任意に設定することのできる周波数可変のインバータ付振動モータを用いることが好ましいが、通常は、振動数５０Ｈｚ前後で振幅０．５ｍｍ程度の振動を付与できるものであればよい。
【００３１】
このようにして案内レール３に振動を与えながら、ビレット２を搬送することにより、加熱ビレットの搬送時において、前後のビレットが長時間互いに接触していることがなくなり、その結果、両ビレットが溶着によりくっつくことを防止することができる。また、案内レール３に振動を与えながら、ビレット２を搬送することにより、一般に、ビレットの横断面形状が円であるので、加熱されて搬送されつつあるビレットを案内レール３上で、該振動に合わせて少しずつ回転させながら搬送することができて、そのことから、ビレットの特定の箇所が、案内レール３に常に接触しているということがなくなり、ビレット横断面上でのより均一な加熱状態を実現できるので好ましいのである。
【００３２】
振動モータ４を取り付けるに際しては、ビレットの進行方向と振動モータの中心軸線方向が、平行ではなく、角度を有して構成されているようにすることが好ましく、そのようにすることにより、案内レール３に対してより効果的な振動作用を与えることができる。
【００３３】
本発明者らの知見によれば、ビレットの進行方向と振動モータの中心軸線方向がなす角度θが４５°〜９０°であることが好ましい。
【００３４】
振動モータ４としては、振動数を任意に設定することのできる周波数可変のインバータ付振動モータを用いることが好ましいが、通常は、振動数５０Ｈｚ前後で振幅０．５ｍｍ程度の振動を付与できるものであればよい。
【００３５】
このような、振動モータ４を取付け面（取付け板８）に対して、前述のように好ましくは、θ＝４５°〜９０゜の角度で取付けて振動を付与する。。
【００３６】
また、案内レール３と振動モータ４とを連結させる位置については、誘導加熱コイルから案内レール３が出た位置側において案内レール３と振動モータ４とを連結することが好ましい。加熱されながら運搬されてきたビレット２が最も高温になる付近、すなわち、加熱コイルの出口付近で、振動運動を与えたり、さらにビレットがそのような振動運動を受けることにより自ら回転するようにさせることが重要だからである。なお、回転させるためには、前述した如く、振動モータの周波数を変更したり、振動数や振幅を適宜に変更することや、振動モータの設置位置や向きを適宜に調整することにより行うことができる。また、ビレットに発生させる回転運動は、一定の回転数・回転速度で回転するなどの厳密かつ定常的な回転運動である必要はないものであり、ゆっくりとした適度な回転をする微細運動を継続的に生じているものであれば十分なものである。
【００３７】
図３は、本発明の誘導加熱ビレットヒータをモデル的に説明する概略右側面図である。
【００３８】
振動モータ４と案内レール３を連結するに際しては、取付け板８と該案内レール３を連結させることにより行う。なお、取付け板８には、ゴムダンパ５を設けて、振動モータ４の振動が案内レール３に伝わる以外には直接伝わらないようにすることが好ましい。
【００３９】
図４は、本発明の誘導加熱ビレットヒータにおける振動モータ部分を説明する概略モデル斜視図であり、１０はインダクタコイル、１１はコイルライニングである。振動モータ４は、案内レール３に直結され、該案内レール３の上をビレット２がフリーな状態で進むものであり、微振動を受けることによりビレット端面どうしの溶着が発生しにくくなり、かつビレット２を単体として見ても自身が少しずつ回転微細運動等をしながら進むこととなり、該ビレット断面において温度ムラ・温度分布を有することが防止できるのである。
【００４０】
案内レール３は、その構造は、特に限定されるものではないが、スキッドレール（すべりレール）とも呼ばれるものであり、積極的な搬送作用を有さないものであっても、該案内レール（スキッドレール）３によりビレットが進行方向を導かれて進むことができるように、ビレットとの摩擦抵抗が少ないように構成されているものがよい。該レールは、誘導コイルの中にあって極力高温度になることがないように、好ましくは、パイプ状構造を有し、かつ該パイプ状構造の内部には冷却水が循環されるように構成されていることが好ましい。該構成にすることにより、冷却効果・作用を十分に発揮することができるからであり、そして、本発明の誘導加熱ビレットヒータによれば、そのような冷却効果がより高い案内レール３を用いている場合であって、該案内レール３との接触箇所で伝熱冷却が強めに生じる場合であっても、ビレット自身が少しずつ回転微細運動等をしながら進むことにより、該ビレット断面における加熱温度ムラ・加熱温度分布が発生しにくいという相乗的効果を発揮できるものである。
【００４１】
従って、本発明によれば、装置寿命などをより長くすることができる上に、精度の良い高品質・高均質な鍛造製品を製造することができるようになる。
【００４２】
図１〜図３において、６と７は冷却水の循環のためのホース接続口を示している。案内レールは、２本の平行したストレートな棒状物（円柱管）で構成するのが好ましく、相互間の平行さと強度を維持するために、該２本の案内レール３間には、レール渡り板９が適宜間隔で渡らされていることが好ましい。
【００４３】
該案内レール３の径（外径）は、直径で１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度であることが好ましいが、特に限定されるものではない。要は、振動を伝播することがうまくできるように、適度に剛性と可撓性を有する材質・寸法、構造のものであることが好ましい。例えば、該案内レール３の横断面形状は、真円でなくてもよく、楕円形状のもの、断面が凹凸のある多角形状、あるいは星形などであってもよい。特に、進行するビレットが自発的に微細な回転運動を発生しやすくするために、案内レール（スキッドレール）の表面に、斜めに、溝状物を切るかあるいは突出部を連続的に複数本設けるような構成にすることなども効果的なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の誘導加熱ビレットヒータをモデル的に説明する概略正面図である。
【図２】図２は、本発明の誘導加熱ビレットヒータをモデル的に説明する概略平面図である。
【図３】図３は、本発明の誘導加熱ビレットヒータをモデル的に説明する概略平面図である。
【図４】図４は、本発明の誘導加熱ビレットヒータにおける振動モータ部分を説明する概略モデル斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：誘導加熱コイルボックス
２：ビレット
３：案内レール
４：振動モータ
５：ゴムダンパ
６：循環冷却水用ホース接続口
７：循環冷却水用ホース接続口
８：振動モータの取付け板
９：レール渡り板
１０：インダクタコイル
１１：コイルライニング
Ａ：ビレット導入方向
Ｂ：ビレット出口方向
θ：ビレットの進行方向と振動モータの中心軸線方向がなす角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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